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Como se coloca e se mantém algo em movimento sem a necessidade de força muscular? Enquanto em uma máquina a vapor a energia mecânica é gerada com a ajuda do vapor de água quente — ou, melhor dizendo, da pressão do vapor —, um motor elétrico utiliza a energia elétrica como fonte. Por isso, também é conhecido como conversor eletromecânico.
O equivalente ao motor elétrico é o gerador, de estrutura semelhante. Este transforma a potência mecânica do movimento em potência elétrica. O princípio físico fundamental para ambos é a indução eletromagnética. No gerador, a corrente é induzida e a energia elétrica é gerada quando um condutor elétrico se encontra em um campo magnético em movimento. No motor elétrico, ao contrário, um condutor de corrente induz campos magnéticos. Suas forças recíprocas de atração e repulsão são a base para a geração de movimento.
Basicamente, o interior de um motor elétrico é composto pelo estator e pelo rotor. O termo “estator” deriva do verbo latino “stare”, que significa “permanecer imóvel”. Trata-se do componente fixo de um motor elétrico. Ele está fixado à carcaça, que também é fixa. Por outro lado, o rotor está montado no eixo do motor e é giratório.
Em um motor CA, o estator contém o chamado núcleo magnético, que é enrolado com fios de cobre. Esse enrolamento funciona como uma bobina e, quando a corrente flui por ele, gera um campo magnético giratório. Por meio desse campo magnético gerado pelo estator, induz-se uma corrente no rotor, a qual, por sua vez, gera um campo eletromagnético ao redor do rotor. Isso faz com que o rotor, juntamente com o eixo do motor, gire e acompanhe o campo girante do estator.
A função do motor elétrico é acionar, por meio do movimento giratório resultante, um redutor (conversor de torque e velocidade) ou, como motor de rede, uma aplicação diretamente.
O motor de corrente contínua foi o ponto de partida de todas as invenções. No entanto, atualmente,os motores CA com diferentes formas construtivas são os motores elétricos mais comuns na indústria. Todos têm em comum o movimento giratório resultante do eixo do motor. O princípio de operação dos motores CA baseia-se no princípio eletromagnético do motor de corrente contínua.
Assim como a maioria dos motores elétricos, o motor de corrente contínua é composto por uma parte fixa, o estator, e por um componente giratório, o rotor. O estator é composto por um eletroímã, com o qual se induz um campo magnético, ou por ímãs permanentes, que geram um campo magnético de forma constante. Dentro desse estator encontra-se um rotor, também conhecido como armação, que é envolto por uma bobina. Quando a bobina é conectada a uma fonte de corrente direta (uma bateria, um acumulador ou uma conexão de tensão contínua), ela gera um campo magnético e o núcleo de ferro do rotor se transforma em um eletroímã. O rotor está montado de forma giratória e é alinhado de modo que os pólos que se atraem, ou seja, os pólos opostos do campo magnético, fiquem um em frente ao outro: o pólo norte da armação em frente ao pólo sul do estator, e vice-versa.
Para colocar o rotor em movimento giratório contínuo, é necessário inverter a polaridade da orientação magnética repetidamente. Isso é conseguido alterando a direção da corrente na bobina. Para isso, o motor possui o que é conhecido como chave de comutação. A ele estão conectados os dois contatos de alimentação, e é ele quem se encarrega da inversão de polaridade. As forças alternadas de atração e repulsão fazem com que a armação/rotor continue girando incessantemente.
Os motores de corrente contínua (CC) são utilizados principalmente em aplicações de baixa potência. Entre elas estão pequenas ferramentas, equipamentos de elevação, elevadores ou veículos elétricos.
Em vez de corrente direta, um motor CA requer corrente trifásica, ou seja, corrente alternada trifásica. No motor assíncrono, o rotor é o que se conhece como rotor gaiola de esquilo. A rotação ocorre graças à indução eletromagnética desse rotor. No estator, encontram-se enrolamentos (bobinas) deslocados em 120° por cada fase da corrente trifásica (dispostos em forma de triângulo). Ao serem conectadas à corrente trifásica, cada uma dessas bobinas gera um campo magnético que gira no ritmo da frequência de rede, com um desfasamento temporal. O rotor, induzido eletromagneticamente, é arrastado por esses campos magnéticos e gira. Dessa forma, não é necessário uma chave de comutação, como no motor de corrente contínua.
Os motores assíncronos também são chamados de motores de indução, pois funcionam exclusivamente por meio da tensão induzida eletromagneticamente. Eles operam de maneira assíncrona porque a velocidade periférica do rotor induzido eletromagneticamente nunca atinge a velocidade rotacional do campo magnético (campo girante). Devido a esse deslizamento, o rendimento e a eficiência dos motores assíncronos de CA são menores do que os de um motor de corrente contínua.
Nos motores síncronos, o rotor é equipado com ímãs permanentes em vez de bobinagens ou barras condutoras. Dessa forma, elimina-se a necessidade de indução eletromagnética no rotor e o rotor gira de maneira síncrona, sem escorregamento, na mesma velocidade periférica que a do campo magnético do estator. Portanto, a eficiência, a gama de potência e as rotações possíveis são significativamente maiores no motor síncrono do que no motor assíncrono. No entanto, a construção dos motores síncronos também é muito mais complexa e onerosa.
Além das máquinas rotativas, que são as mais comuns na indústria, também são necessários acionamentos para movimentos em trajetórias retilíneas ou curvas. Esses perfis de movimento são encontrados principalmente em máquinas-ferramentas, bem como em sistemas de posicionamento e manipulação de objetos.
Embora os motores elétricos rotativos possam converter seu movimento giratório em um movimento retilíneo com a ajuda de um redutor — ou seja, gerá-lo de forma indireta —, muitas vezes carecem da dinâmica necessária para realizar movimentos “translacionais” ou posicionamentos particularmente exigentes e rápidos.
É aí que entram em cena os motores lineares, que geramomovimento de translação diretamente (acionamentos diretos). Seu princípio de operação deriva do dos motores elétricos rotativos. Para isso, é preciso imaginar um motor rotativo “desmontado”: o estator, que antes era redondo, transforma-se em uma distância do percurso plano (pista ou trilho) que é percorrida. O campo magnético forma-se, então, ao longo dessa trajetória. O rotor, que no motor CA corresponde ao rotor e gira circularmente, é arrastado no motor linear —no que é conhecido como carro ou tradutor— pelo campo magnético do estator que se desloca longitudinalmente, seja em linha reta ou em curvas ao longo da distância do percurso.
A invenção do motor elétrico não pode ser atribuída a uma única pessoa. Sua descoberta contou com as pesquisas de vários inventores. No século XIX, o interesse pela engenharia elétrica cresceu cada vez mais e inspirou pesquisadores de todo o mundo. Novas invenções surgiram uma após a outra.
Como os primeiros motores elétricos dependiam da alimentação de corrente proveniente de baterias de zinco, ainda havia um longo caminho a percorrer antes que pudessem competir seriamente com as máquinas a vapor, que eram predominantes naquela época. Isso mudou com o desenvolvimento dos primeiros geradores de corrente.
Mas também aqui havia limitações. A corrente direta gerada pelos geradores não podia ser transportada por longas distâncias. O grande avanço só ocorreu com a introdução da corrente alternada e da corrente trifásica, que podiam ser fornecidas sem grandes perdas mesmo a longas distâncias, bem como com a invenção do motor CA.
A seguir, uma breve e não exaustiva visão geral dos dados e fatos históricos:
Tudo começou com os motores elétricos. Os motores elétricos continuam sendo uma de nossas principais atividades, principalmente na forma de motoredutores e em combinação com conversores de frequência adequados para cada aplicação. Como fabricante líder mundial em soluções de acionamento e automação, oferecemos a você uma ampla gama de motores assíncronos e síncronos. Sejam motores de alto rendimento, motores lineares, eletrocilindros, motores em versões higiênicas ou com proteção contra explosão, acionamentos de baixa tensão etc., com certeza você encontrará a solução de motor elétrico ideal para você. Uma ampla gama de acessórios, como freios, encoders integrados e acessórios opcionais, completa nossa linha de motores.
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